物理選修3-5全套講義模塊檢測1

模塊檢測(一)(時間：90分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共12小題，每小題5分，共60分．其中1～6題為單項選擇題，7～12題為多項選擇題)1．靜止的氡核eq\o\al(222,86)Rn放出α粒子后變?yōu)獒暫薳q\o\al(218,84)Po，α粒子動能為Eα.若衰變放出的能量全部變?yōu)榉礇_核和α粒子的動能．真空中的光速為c，則該反應中的質(zhì)量虧損為()A.eq\f(4,218)·eq\f(Eα,c2) B．0C.eq\f(222,218)·eq\f(Eα,c2) D.eq\f(218,222)·eq\f(Eα,c2)答案C解析由于動量守恒，反沖核和α粒子的動量大小相等，由Ek＝eq\f(p2,2m)∝eq\f(1,m)，它們的動能之比為4∶218，因此衰變釋放的總能量是eq\f(222,218)·Eα，由質(zhì)能方程得質(zhì)量虧損是eq\f(222,218)·eq\f(Eα,c2).2．中子n、質(zhì)子p、氘核D的質(zhì)量分別為mn、mp、mD.現(xiàn)用光子能量為E的γ射線照射靜止氘核使之分解，反應方程式為γ＋D→p＋n.若分解后的中子、質(zhì)子的動能可視為相等，則中子的動能是()A.eq\f(1,2)[(mD－mp－mn)c2－E]B.eq\f(1,2)[(mp＋mn－mD)c2＋E]C.eq\f(1,2)[(mD－mp－mn)c2＋E]D.eq\f(1,2)[(mp＋mn－mD)c2－E]答案C解析據(jù)能量守恒可知：E＋Δmc2＝2Ek，得：Ek＝eq\f(1,2)(E＋Δmc2)，即Ek＝eq\f(1,2)[(mD－mp－mn)c2＋E]，故C正確．3．物理學家做了一個有趣的實驗：在雙縫干涉實驗中，在光屏處放上照相底片，若減弱光波的強度，使光子只能一個一個地通過狹縫，實驗結果表明，如果曝光時間不太長，底片上只出現(xiàn)一些不規(guī)則的點；如果曝光時間足夠長，底片上就會出現(xiàn)規(guī)則的干涉條紋．對這個實驗結果，下列認識正確的是()A．曝光時間不太長時，底片上只能出現(xiàn)一些不規(guī)則的點子，表現(xiàn)出光的波動性B．單個光子通過雙縫后的落點可以預測C．只有大量光子的行為才能表現(xiàn)出光的粒子性D．干涉條紋中明亮的部分是光子到達機會較多的地方答案D解析曝光時間不太長時，底片上只能出現(xiàn)一些不規(guī)則的點子，表現(xiàn)出光的粒子性，選項A錯誤；單個光子通過雙縫后的落點不可以預測，在某一位置出現(xiàn)的概率受波動規(guī)律支配，選項B錯誤；大量光子的行為才能表現(xiàn)出光的波動性，干涉條紋中明亮的部分是光子到達機會較多的地方，故選項C錯誤，選項D正確．4．對愛因斯坦光電效應方程Ekm＝hν－W，下面各種理解正確的是()A．用同種頻率的光照射同一種金屬，從金屬中逸出的所有光電子都會具有同樣的初動能EkmB．式中的W表示每個光電子從金屬中飛出過程中克服金屬中正電荷引力所做的功C．逸出功W和極限頻率ν0之間應滿足關系式W0＝hν0D．光電子的最大初動能和入射光的頻率成正比答案C解析愛因斯坦光電效應方程Ekm＝hν－W中的W表示從金屬表面直接逸出的光電子克服金屬中正電荷引力做的功，因此是所有逸出的光電子中克服引力做功的最小值，對應的光電子的初動能是所有光電子中最大的，其他光電子的初動能都小于這個值，故A、B錯誤；若入射光的頻率恰好是極限頻率，即剛好能有光電子逸出，可理解為逸出的光電子的最大初動能是0，因此有W＝hν0，C對；由Ekm＝hν－W可知Ekm和ν之間是一次函數(shù)關系，但不是成正比關系，D錯．5.如圖1所示為氫原子能級示意圖，現(xiàn)有大量的氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，當向低能級躍遷時輻射出若干不同頻率的光，下列說法正確的是()圖1A．這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光B．由n＝2能級躍遷到n＝1能級產(chǎn)生的光頻率最小C．由n＝4能級躍遷到n＝1能級產(chǎn)生的光最容易表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象D．用n＝2能級躍遷到n＝1能級輻射出的光照射逸出功為6.34eV的金屬鉑能發(fā)生光電效應答案D解析這些氫原子向低能級躍遷時可輻射出Ceq\o\al(2,4)＝eq\f(4×3,2)＝6種光子，選項A錯誤；由n＝4能級躍遷到n＝3能級產(chǎn)生的光子能量最小，所以頻率最小，選項B錯誤；由n＝4能級躍遷到n＝1能級產(chǎn)生的光子能量最大，頻率最大，波長最小，最不容易表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象，選項C錯誤；從n＝2能級躍遷到n＝1能級輻射出的光子能量為10.20eV>6.34eV，所以照射金屬鉑能發(fā)生光電效應，選項D正確．6.如圖2所示，在光滑水平面上，有質(zhì)量分別為2m和m的A、B兩滑塊，它們中間夾著一根處于壓縮狀態(tài)的輕質(zhì)彈簧(彈簧與A、B不拴連)，由于被一根細繩拉著而處于靜止狀態(tài)．當剪斷細繩，在兩滑塊脫離彈簧之后，下述說法正確的是圖2A．兩滑塊的動能之比EkA∶EkB＝1∶2B．兩滑塊的動量大小之比pA∶pB＝2∶1C．兩滑塊的速度大小之比vA∶vB＝2∶1D．彈簧對兩滑塊做功之比WA∶WB＝1∶1答案A解析根據(jù)動量守恒定律知，兩滑塊脫離彈簧后動量大小相等，B項錯誤；mAvA＝mBvB，故vA∶vB＝mB∶mA＝1∶2，C項錯誤；由Ek＝eq\f(p2,2m)得EkA∶EkB＝mB∶mA＝1∶2，A項正確；由W＝ΔEk知WA∶WB＝EkA∶EkB＝1∶2，D項錯誤．7．下列實驗中，深入地揭示了光的粒子性一面的有()答案AB解析選項A為康普頓效應，選項B為光電效應，康普頓效應和光電效應都深入揭示了光的粒子性；選項C為α粒子散射實驗，未涉及光子，揭示了原子的核式結構；選項D為光的折射，揭示了氫原子能級的不連續(xù)性．8．通過百余年核物理的發(fā)展和進步，人們已經(jīng)對原子核有了更進一步的認識，下列說法正確的是()A．兩個質(zhì)子之間，不管距離如何，核力總是大于庫侖力B．原子核的結合能等于使其完全分解成自由核子所需要的能量C．比結合能越大，原子核越穩(wěn)定D．輕核聚變釋放能量，可能沒有質(zhì)量虧損答案BC解析當兩個質(zhì)子相距很近時，核力大于庫侖力，而當大于一定距離時，核力小于庫侖力，選項A錯誤；原子核的結合能等于使其完全分解成自由核子所需要的能量，選項B正確；比結合能越大，原子核越穩(wěn)定，選項C正確；輕核聚變釋放能量，一定有質(zhì)量虧損，選項D錯誤．9．秦山核電站第三期工程的兩個6×105kW發(fā)電機組已實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電.發(fā)電站的核能來源于eq\o\al(235,92)U的裂變，下列說法正確的是()A．反應堆中核反應速度通常是采用調(diào)節(jié)eq\o\al(235,92)U的體積來控制的B.eq\o\al(235,92)U的一種可能的裂變是eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(139,54)Xe＋eq\o\al(95,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)nC.eq\o\al(235,92)U是天然放射性元素，升高溫度后它的半衰期會縮短D．一個eq\o\al(235,92)U裂變能放出200MeV的能量，合3.2×10－11J答案BD解析反應堆中核反應速度由控制棒(鎘棒)吸收中子的多少來控制，A錯；eq\o\al(235,92)U裂變有多種可能性，這是其中常見的一種，B對；放射性元素的半衰期由原子核本身決定，與溫度、壓強等外界條件無關，C錯；通過計算知，D正確．10．下列說法正確的是()A．相同頻率的光照射到不同的金屬上，逸出功越大，出射的光電子最大初動能越小B．釷核eq\o\al(234,90)Th，衰變成鏷核eq\o\al(234,91)Pa，放出一個中子，并伴隨著放出γ光子C．根據(jù)玻爾理論，氫原子輻射出一個光子后能量減小，核外電子運動的加速度減小D．平均結合能越大表示原子核中的核子結合得越牢靠，原子核越穩(wěn)定答案AD解析釷核衰變的核反應方程式為eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e，選項B錯誤；氫原子輻射出一個光子后能量減小，核外電子軌道半徑減小，由a＝eq\f(kQq,mr2)，核外電子運動的加速度增大，選項C錯誤；故只有選項A、D正確．11．下列說法正確的是()A．光電效應現(xiàn)象說明光具有粒子性B．普朗克在研究黑體輻射問題時提出了能量子假說C．玻爾建立了量子理論，成功解釋了各種原子發(fā)光現(xiàn)象D．運動的宏觀物體也具有波動性，其速度越大物質(zhì)波的波長越長答案AB解析光電效應現(xiàn)象說明光是一份一份的，即光具有粒子性，選項A正確；普朗克研究黑體輻射時提出了能量子假說，選項B正確；玻爾的量子理論只是軌道的量子化，認為軌道的能量不是連續(xù)的，沒有解釋各種原子的發(fā)光現(xiàn)象，選項C錯誤；物質(zhì)波的波長與運動物體的動量有關，動量越大波長越短，選項D錯誤．12.光滑水平面上有一靜止木塊，質(zhì)量為m的子彈水平射入木塊后未穿出，子彈與木塊運動的速度圖象如圖3所示．由此可知()圖3A．木塊質(zhì)量可能是2B．子彈進入木塊的深度為eq\f(v0t0,2)C．木塊所受子彈的沖量為eq\f(1,2)mv0D．子彈射入木塊過程中產(chǎn)生的內(nèi)能為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)答案BC解析設木塊質(zhì)量為M，由動量守恒定律，mv0＝(m＋M)eq\f(v0,2)，解得M＝m，選項A錯誤；根據(jù)速度—時間圖線與坐標軸圍成的面積表示位移可知，子彈進入木塊的深度為d＝v0t0·eq\f(1,2)＝eq\f(v0t0,2)，選項B正確；由動量定理，木塊所受子彈的沖量為I＝Meq\f(v0,2)＝eq\f(mv0,2)，選項C正確；由能量守恒定律，子彈射入木塊過程中產(chǎn)生的內(nèi)能為ΔE＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－eq\f(1,2)(m＋M)(eq\f(v0,2))2＝eq\f(1,4)mveq\o\al(2,0)，選項D錯誤．二、計算題(共4小題，共40分．)13．(10分)一群氫原子處于量子數(shù)n＝4的能級狀態(tài)，氫原子的能級圖如圖4所示，則：(1)氫原子可能發(fā)射幾種頻率的光子？(2)氫原子由量子數(shù)n＝4的能級躍遷到n＝2的能級時輻射光子的能量是多少電子伏？(3)用(2)中的光子照射下表中幾種金屬，哪些金屬能發(fā)生光電效應？發(fā)生光電效應時，發(fā)射光電子的最大初動能是多大？圖4金屬銫鈣鎂鈦逸出功W/eV1.92.73.74.1答案(1)6種(2)2.55eV(3)銫0.65eV解析(1)可發(fā)射6種頻率的光子．(2)由玻爾的躍遷規(guī)律可得光子的能量為E＝E4－E2，代入數(shù)據(jù)得E＝2.55eV.(3)E只大于銫的逸出功，故光子只有照射銫金屬上時才能發(fā)生光電效應．根據(jù)愛因斯坦的光電效應方程可得光電子的最大初動能為Ekm＝E－W0代入數(shù)據(jù)得，Ekm＝0.65eV(或1.0×10－19J)．14．(10分)如圖5所示，質(zhì)量為3m的木塊靜止放置在光滑水平面上，質(zhì)量為m的子彈(可視為質(zhì)點)以初速度v0水平向右射入木塊，穿出木塊時速度變?yōu)閑q\f(2,5)v0，已知木塊的長為L，設子彈在木塊中的阻力恒定．試求：圖5(1)子彈穿出木塊后，木塊的速度大小v；(2)子彈在木塊中運動的時間t.答案(1)eq\f(v0,5)(2)eq\f(5L,3v0)解析(1)子彈與木塊相互作用過程，滿足動量守恒定律，則mv0＝m×eq\f(2,5)v0＋3mv解得v＝eq\f(v0,5)(2)對子彈和木塊組成的系統(tǒng)，由功能關系，有fL＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－eq\f(1,2)m(eq\f(2,5)v0)2－eq\f(1,2)×3mv2解得f＝eq\f(9mv\o\al(2,0),25L)對木塊，根據(jù)動量定理，有ft＝3mv解得t＝eq\f(5L,3v0).15．(10分)如圖6所示，一質(zhì)量為2m的L形長木板靜止在光滑水平面上．木板右端豎直部分內(nèi)側(cè)有黏性物質(zhì)，當有其他物體與之接觸時即會粘在一起．某一時刻有一質(zhì)量為m的物塊，以水平速度v0從L形長木板的左端滑上長木板．已知物塊與L形長木板的上表面的動摩擦因數(shù)為μ，當它剛要與L形長木板右端豎直部分相碰時，速度減為eq\f(v0,2)，碰后即粘在一起，求：圖6(1)物塊在L形長木板上的滑行時間及此時長木板在地面上滑行的距離；(2)物塊與L形長木板右端豎直部分相碰過程中，長木板受到的沖量大小．答案(1)eq\f(v0,2μg)eq\f(v\o\al(2,0),16μg)(2)eq\f(mv0,6)解析(1)設物塊在L形長木板上的滑行時間為t，由動量定理得－μmgt＝meq\f(v0,2)－mv0解得t＝eq\f(v0,2μg)物塊與L形長木板右端豎直部分相碰前系統(tǒng)動量守恒：mv0＝meq\f(v0,2)＋2mv1解得v1＝eq\f(v0,4)由動能定理得μmgs＝eq\f(1,2)×2mveq\o\al(2,1)解得s＝eq\f(v\o\al(2,0),16μg).(2)物塊與L形長木板右端豎起部分相碰過程，系統(tǒng)動量守恒：mv0＝3mv2解得v2＝eq\f(v0,3)對長木板由動量定理得I＝2mv2－2